Che cos'è un impianto di trattamento delle acque reflue industriali e come funziona?

Cosa tratta effettivamente un impianto di depurazione delle acque reflue industriali?

Le acque reflue industriali non sono un'entità omogenea. Sono un bersaglio mobile che cambia in base ai programmi di produzione, alle materie prime, ai cicli di pulizia e persino alle condizioni meteorologiche in un impianto all'aperto. Un impianto progettato per un singolo campione prelevato in una giornata ideale avrà difficoltà all'arrivo del lotto successivo. Il processo di trattamento deve gestire solidi sospesi, oli, metalli pesanti, carico organico, nutrienti, sali e talvolta calore. Ecco perché la progettazione di un impianto di trattamento delle acque reflue industriali inizia con la caratterizzazione, non con la selezione delle apparecchiature. Portata, fattori di picco, oscillazioni del pH e concentrazioni di inquinanti determinano le dimensioni di ogni vasca a valle.

Come il pretrattamento protegge il nucleo biologico

Il pretrattamento è il buttafuori alla porta. Le vasche di equalizzazione uniformano il flusso e il pH. I separatori olio-acqua e la flottazione ad aria disciolta rimuovono grassi e solidi sospesi. La precipitazione chimica e la sedimentazione estraggono metalli come rame, nichel e zinco. Se queste fasi sono inefficaci, la fase biologica ne risente. I metalli pesanti possono inibire i batteri nitrificanti. Gli oli possono ricoprire la biomassa. Un'elevata concentrazione di sali può ridurre la popolazione microbica che decompone le sostanze organiche. La norma EPA 40 CFR Parte 403 fornisce un quadro di riferimento riconosciuto per il pretrattamento in molti contesti industriali, ed esiste per un motivo: il nucleo biologico è sensibile.

La fase biologica in cui si svolge la maggior parte del lavoro.

Una volta che il pretrattamento ha svolto la sua funzione, il trattamento biologico rimuove le sostanze organiche disciolte e i nutrienti. I reattori a fanghi attivi, MBR, MBBR e a batch sequenziale si basano tutti sulla stessa idea fondamentale: i microrganismi consumano carbonio, azoto e fosforo. La differenza sta nel modo in cui i solidi vengono trattenuti nel sistema. Un MBR utilizza membrane per trattenere la biomassa, il che consente un ingombro minore e un effluente più limpido. Un MBBR utilizza supporti mobili per aumentare la superficie di contatto. Gli SBR, invece, prevedono cicli di riempimento, reazione, sedimentazione e decantazione in un unico serbatoio.

Ogni opzione presenta dei limiti. Le membrane MBR necessitano di pulizia e possono sporcarsi in presenza di flussi ad alto contenuto di olio o fibre. Il materiale di riempimento degli MBBR può intasarsi se il pretrattamento è inadeguato. Gli SBR richiedono valvole e controlli affidabili, poiché la tempistica è fondamentale per le prestazioni. La tabella seguente confronta le opzioni biologiche più comuni.

Solidi, fanghi e la fase di separazione che spesso viene sottovalutata

La gestione dei fanghi è il punto in cui molti impianti perdono il loro equilibrio di massa. I chiarificatori secondari o le membrane separano l'acqua trattata dalla biomassa. I fanghi attivi di scarto vengono addensati, disidratati e inviati alla digestione, al compostaggio o allo smaltimento. Una macchina disidratatrice a vite per fanghi può ridurne il volume, ma le prestazioni dipendono dal dosaggio del polimero e dalla consistenza dell'alimentazione. Se i fanghi sono troppo fluidi o troppo vecchi, la fase di disidratazione produrrà una torta umida e costi di trasporto elevati. I progettisti che ignorano i fanghi spesso creano un impianto che rispetta i limiti di scarico ma non è in grado di gestire i propri solidi.

Controlli, campionamento e conformità allo scarico

La conformità non si misura con i risultati di laboratorio mensili, ma è un problema di controllo continuo. Sensori online di pH, ORP, ossigeno disciolto e torbidità aiutano gli operatori a gestire il processo. Il campionamento proporzionale al flusso, come descritto nella norma ISO 5667, fornisce un quadro più preciso rispetto a un campione prelevato a mezzogiorno. Un controllore logico programmabile (PLC) può regolare l'aerazione, il dosaggio dei prodotti chimici e la velocità di ricircolo dei fanghi. Tuttavia, l'automazione funziona solo se gli strumenti sono calibrati e i punti di campionamento sono rappresentativi. Un impianto con parametri chimici perfetti ma un campionamento inadeguato può comunque non superare il controllo di conformità.

Adattare l'impianto al flusso dei rifiuti prima della costruzione

L'errore più grande nei progetti di trattamento delle acque reflue industriali è copiare un progetto municipale. I flussi industriali sono più variabili, più concentrati e hanno maggiori probabilità di contenere inibitori. Un test pilota o almeno uno studio dettagliato sulla trattabilità è un investimento che vale la pena fare. Durante un intervento di ammodernamento in un parco tecnologico per l'elettronica e la galvanica nella Cina meridionale, il team di progetto ha scoperto che nichel e rame complessato raggiungevano la vasca biologica attraverso uno scarico a pavimento che era stato trascurato. La biomassa ha perso la nitrificazione per settimane. La soluzione non è stata una vasca più grande, bensì la separazione alla fonte, una linea dedicata alla precipitazione dei metalli e un sensore di conducibilità per deviare i lotti ad alta concentrazione salina. Questo tipo di scoperta raramente compare in un progetto, ma è determinante per il funzionamento dell'impianto.

1. Caratterizzare il flusso di rifiuti per linea di produzione, non solo in base alla media dello stabilimento.

2. Separare alla fonte i flussi ad alta concentrazione, ad alto contenuto salino e tossici.

3. Equiparazione delle dimensioni per la settimana peggiore, non per la media giornaliera.

4. Pianificare la gestione dei fanghi prima di effettuare il riempimento della prima vasca.

EVU opera come impresa tecnologica integrata nel settore del trattamento delle acque, occupandosi di ricerca e sviluppo, progettazione, produzione, installazione e messa in servizio di apparecchiature, nonché di formazione. La sua gamma di prodotti comprende impianti integrati di depurazione delle acque reflue, sistemi MBR, sistemi di desalinizzazione dell'acqua di mare, macchine per la disidratazione dei fanghi a vite, macchine per l'osmosi inversa per la produzione di acqua pura e policloruro di alluminio. Per i progetti di trattamento delle acque reflue industriali che necessitano di attrezzature e supporto di processo forniti da un unico fornitore, questa gamma di prodotti può ridurre le lacune di coordinamento tra la fase di progettazione e quella di avviamento.